【關鍵數據】
全球化學品生產和釋放，自1950年以來已增加50倍。預計到2050年，將再次比2010年增長三倍。
生態毒理學家和監管機構正在努力解決化學污染問題，但我們對其對生態系統影響的理解仍然有限。
生物節律研究的起源可以追溯到20世紀60年代，早期研究表明晝夜變化影響野生動物對殺蟲劑的敏感性。
研究人員呼吁整合生物節律到化學污染研究中，因為它對生物和生態功能的適應性、相互影響和結果解釋的復雜性都具有重要作用。
化學污染與生物節律
化學污染問題迫在眉睫。自從1950年以來，全球化學品的生產和釋放已經增加了50倍，預計到2050年將再次增長三倍，這可能會深刻地改變野生動植物的生活和生態系統，對生物多樣性造成極大威脅。然而，我們對化學污染對生態系統的影響理解仍然相當有限。
現在，生態毒理學家和監管機構正在努力尋找解決方案，但自然的內在復雜性使我們評估化學污染風險的能力受到挑戰。時間在構建生物模型和過程方面起著至關重要的作用，尤其是野生動物如何受到和應對環境變化。生物節律是生命的一個基本而普遍的特征，但我們對其在生態和進化方面的基礎及其后果的理解仍然相當有限。
生物節律是指重復出現的分子、生理和行為過程，這些過程發生在對周期性環境變化的期望或響應中。這些生物節律在自然界中極為多樣，可以以微秒到小時（超晝夜節律）、天（晝夜節律）或甚至周、月或年（長周期節律）的頻率重復。它們存在于生命的各個層次，并且涉及包括潮汐動態、植物葉片運動、睡眠-覺醒周期、動物在海洋和湖泊中的晝夜垂直遷移、月經周期、鳥類年度遷徙和季節性冬眠等過程。生物節律可以由環境信號或內部生物鐘調節，其中最著名的是大約在24小時周期內運行的生物鐘，即晝夜節律。生物節律在生命的各個方面起著協調重要生物過程的作用。
上圖：生物節律將生物學與周期性的無生物環境變化同步。(A) 環境周期，如季節變化、月相周期、晝夜變化和潮汐活動，以周期性變化的方式表現出光照、溫度、鹽度和氧氣供應等方面的變化。(B) 生物節律管理生物圈。它們貫穿整個生命之樹，跨足生物組織的各個層次。圖片來源：Eli S. J. ThoréAnne E. Aulsebrook等人
盡管生物鐘研究最初起源于20世紀中葉的生態和進化生物學領域，但很快便將關注點轉向了生物鐘的機制，尤其是晝夜節律。然而，由于生物鐘學和生態學分道揚鑣的發展，導致我們在生態和進化生物學、全球變化和化學污染研究中對生物節律的作用缺乏充分的整合。
在上個世紀六十年代，科學家們開始深入研究生物節律和化學毒性的關系。他們發現，生物節律實際上會影響殺蟲劑的效果，就像成蟲棉鈴蟲和兩斑蜘蛛螨在一天內對殺蟲劑的敏感性有晝夜變化一樣。這些研究讓人們認識到，在生態毒理學中考慮“生物節律”是相當重要的。不過，有關這方面的研究相對較為有限，而對超過一天的、或者更長周期的生物節律的研究則更是罕見。這確實是一個引起擔憂的問題，因為如果我們不把生物節律考慮進化學污染的研究中，就會嚴重限制我們對這種全球變化對生態和進化產生的影響以及可能的后果的理解。
上圖：污染如何與生物節律相互作用的例子。盡管迄今為止接受的研究相對較少，但少數已經測試化學污染暴露與生物節律潛在相互作用的研究表明，這些因素可以在不同的時空尺度和多樣的生物系統中相互作用（A-C）。雖然我們的重點是化學污染研究，但顯然生物節律與所有形式的環境變化都相關（例如，光污染，D）。圖片來源：Eli S. J. ThoréAnne E. Aulsebrook等人
這項研究最后得出結論說，將生物節律整合到化學污染研究中的必要性有三個相互關聯的原因：一是生物節律具有適應性，不同步的生物節律可能導致生物和生態功能的紊亂；二是化學物質可以影響生物節律，而這些生物節律反過來也能影響化學物質的影響；另外，生物節律引入了使結果解釋復雜化的變異。該研究呼吁要認識到生物節律的重要性，以更全面地了解化學污染對野生動植物和生態系統的影響，從而更好地預測和緩解其帶來的復雜生態影響。
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